NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC GIAO THỨC VÀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN DỮLIỆU TRÊN MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY MẮT LƯỚI

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG







Đào Thị Hồng Xiêm



NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC GIAO THỨC VÀ CÔNG NGHỆ
TRUYỀN DỮ LIỆU TRÊN MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY MẮT
LƯỚI



Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số: 60.48.15




TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ




HÀ NỘI – 2011

MỞ ĐẦU
Các dịch vụ sử dụng mạng máy tính không dây đang bùng nổ và trở thành một
phần không thể thiếu trong hệ thống cung cấp dịch vụ trên mạng thế hệ kế tiếp. Chính
vì vậy, sự hình thành và phát triển mạnh mẽ của các công nghệ không dây mới trong
thời gian gần đây đã và đang thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu của rất nhiều các
tổ chức cũng như các trung tâm triển khai thử nghiệm.
Trong nỗ lực chuẩn hóa các hệ thống và tìm kiếm các giải pháp kết nối, nâng
cao hiệu năng mạng, tổ chức IEEE đã hình thành một số nhóm dành riêng để phát
triển lĩnh vực WMN (Wireless Mesh Network) như: IEEE 802.11s - Mạng không dây
cục bộ WLAN, 802.15.5 - Mạng không dây cá nhân WPAN – Wireless Personal Area
Network…WMN có thể được ứng dụng cho nhiều kiểu hạ tầng mạng không dây khác
nhau và một trong số đó là mạng không dây cục bộ WLAN.
Với các đặc tính thế mạnh của mạng hình lưới không dây WMN như tính tự
cấu hình, tự tổ chức nhằm tạo ra các hình thái tùy biến để duy trì kết nối. Các ứng
dụng của mạng WMN có thể tạo ra miền ứng dụng rộng rãi như: mạng truy nhập băng

rộng, mạng cộng đồng, mạng doanh nghiệp, hỗ trợ các hệ thống an ninh, y tế, v.v.
Giải pháp xây dựng các mạng máy tính không dây bằng công nghệ WMN sẽ
đưa tới nhiều ứng dụng thực tiễn phục vụ đời sống của con người.
Chương 1 - GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU TRÊN MẠNG MÁY TÍNH
KHÔNG DÂY (802.11)
1.1. Giới thiệu chung
Mạng WLAN là một hệ thống thông tin liên lạc dữ liệu linh hoạt được thực hiện
như phần mở rộng, hoặc thay thế cho mạng LAN hữu tuyến trong nhà hoặc trong các
cơ quan. Sử dụng sóng điện từ, mạng WLAN truyền và nhận dữ liệu qua khoảng
không, tối giản nhu cầu cho các kết nối hữu tuyến.
1.2. Kiến trúc IEEE 802.11
1.2.1. Các thành phần chính trong mạng máy tính không dây (802.11)
 Máy trạm (Station): STA - Station là các trạm thu/phát sóng bao gồm các
thiết bị không dây kết nối.
 Hệ thống phân tán (Distribution System): có nhiệm vụ kết hợp với các
BSS một cách thông suốt để tạo thành mạng logic và các BSS này có thể trao đổi
thông tin với nhau.
 Điểm truy cập (Access Point): là thiết bị không dây, đóng vai trò cả trong
việc truyền và nhận dữ liệu mạng.
 Phương tiện truyền dẫn không dây (Wireless medium)
1.2.2. Các chế độ hoạt động
1.2.2.1. Chế độ kết nối với hạ tầng (BSS, ESS)
 Basic Service Set
Khi một AP được kết nối với mạng có dây và một tập các máy trạm không
dây, cấu hình này được gọi là Basic Service Set (BSS). BSS sử dụng chế độ cơ sở hạ
tầng (infrastructure), là chế độ yêu cầu sử dụng một AP và tất cả các quá trình trao đổi
thông tin đều phải đi qua AP, các client không thể giao tiếp trực tiếp với nhau.
 Extended Service Set
Một ESS được định nghĩa bao gồm 2 hoặc nhiều BSS được kết nối với nhau
thông qua một hệ thống phân tán (Distributed System) chung. Một ESS phải có ít nhất

2 AP hoạt động trong chế độ Infrastructure.
1.2.2.2. Chế độ Ad-hoc (IBSS)
Một IBSS (Independent Basic Service Set) còn được gọi là mạng Ad-hoc.
Mạng Ad-hoc không có AP hay bất kỳ truy cập nào khác vào hệ thống phân tán. Các
client trong IBSS thay phiên nhau nhận trách nhiệm truyền Beacon. Để truyền dữ liệu
ra khỏi một IBSS thì một trong các máy trạm trong IBSS phải hoạt động như là một
gateway, hay router bằng cách sử dụng một giải pháp phần mềm cho mục đích này.
1.3. Quy trình truyền dữ liệu trong 802.11
1.3.1. Quét tìm thiết bị (Scanning)
1.3.1.1. Quét chủ động (Active Scanning)
Quét chủ động là quá trình gửi Probe Request frame từ máy trạm. Probe
Request frame sẽ chứa giá trị SSID của mạng mà chúng muốn tham gia vào hoặc có
thể là một Broadcast SSID. Nếu Probe Request được gửi xác định một SSID cụ thể thì
AP nào có giá trị SSID trùng với nó sẽ trả lời lại bằng một Probe Response frame.
Nếu Probe Request frame được gửi với giá trị Broadcast SSID thì tất cả AP nhận
được frame này sẽ trả lời lại bằng một Probe Response frame.
1.3.1.2. Quét bị động (Passive Scanning)
Quét bị động là tiến trình lắng nghe beacon trên mỗi kênh trong một khoảng
thời gian định trước sau khi máy trạm được khởi tạo. Những Beacon này được gửi bởi
AP (trong mạng Infrastructure) hay các trạm client (trong mạng Ad-Hoc), trạm đang
quét sẽ thực hiện phân loại các đặc điểm của AP hay trạm client dựa trên các beacon
này. Client sẽ lắng nghe các beacon cho đến khi chúng tìm được mạng mà chúng
mong muốn. Sau đó, máy trạm sẽ cố gắng tham gia vào mạng thông qua AP đã gửi
beacon cho nó.
1.3.2. Gia nhập mạng (Joining)
Khi một máy trạm muốn truy cập một mạng hiện hữu, nó cần có thông tin đồng
bộ từ AP. Máy trạm nhận thông tin này theo một trong hai cách là quét bị động hoặc
quét chủ động. Sau khi trạm tìm thấy một điểm truy cập, nó sẽ thực hiện bước tiếp
theo là xác thực (authentication).
1.3.3. Xác thực (Authentication)

Xác thực là quá trình trong đó các nút không dây (PC card, USB client…) sẽ
được chứng thực bởi mạng (thông thường là AP) khi chúng muốn kết nối với mạng.
Máy trạm bắt đầu tiến trình xác thực bằng cách gửi một Authentication Request frame
đến AP. AP sẽ chấp nhận (accept) hoặc từ chối (deny) lời yêu cầu này, sau đó báo cho
máy trạm biết quyết định của nó bằng cách gửi một Authentication Response frame.
1.3.4. Kết nối (Association)
Trạng thái được kết nối là trạng thái trong đó máy trạm đã được cho phép truyền
dữ liệu thông qua AP. Chú ý rằng khi nói tới kết nối, ta đang nói tới kết nối ở layer 2.
Máy trạm muốn kết nối vào mạng, nó sẽ gửi một Authentication Request frame
đến AP và nhận trở lại một Authentication Response frame. Sau khi authentication đã
được hoàn thành, station sẽ gởi một Association Request frame đến AP và AP sẽ trả
lời lại cho client một Association Response frame trong đó cho phép hoặc không cho
phép kết nối.
1.3.5. Định tuyến (Routing)
1.3.5.1. Định tuyến theo bảng
Các giao thức định tuyến theo bảng sử dụng phương pháp tràn lụt để quảng bá
thông tin tới các thiết bị. Phương pháp này cho phép thời gian thiết lập đường nhanh
dựa trên các tham số gửi tới thiết bị sẵn sàng cho kết nối. OLSR và DSDV là hai ví dụ
của giao thức định tuyến theo bảng.
1.3.5.2. Định tuyến theo yêu cầu
Các giao thức định tuyến theo yêu cầu thiết lập tuyến dựa theo từng yêu cầu
kết nối. Phương pháp này hạn chế được thông tin tiêu đề chọn đường, nhưng nhược
điểm cơ bản là gây trễ lớn cho các khung truyền dẫn và thời gian chọn đường dẫn
chậm. AODV và DSR là giao thức định tuyến theo yêu cầu.
1.3.5.3. Định tuyến lai ghép
Khi kích thước mạng tăng cũng đồng nghĩa với sự suy giảm hiệu năng mạng do
hiện tượng trễ của thủ tục định tuyến và truyền khung tin tăng lên rất lớn nếu sử dụng
giao thức định tuyến theo yêu cầu. Giao thức định tuyến lai ghép sẽ giải quyết vấn đề
trên bằng việc kết hợp lợi thế của định tuyến theo bảng và định tuyến theo yêu cầu.
1.4. Roaming

1.4.1. Giới thiệu Roaming
Roaming là một tiến trình hay khả năng của một wireless client di chuyển
thông suốt từ một cell (hay BSS) này đến một cell khác mà không mất kết nối.
1.4.2. Chuẩn 802.11f – Inter AP Protocol
Chuẩn 802.11f còn được gọi là Inter-AP Protocol (IAPP). Chuẩn này cho phép
một AP có thể phát hiện được sự hiện diện của các AP khác cũng như cho phép AP
chuyển giao client sang AP mới (lúc roaming.
1.4.3. Chuẩn 802.11r – Fast Secure Roaming
Chuẩn 802.11r được gọi là Fast Basic Service Set Transition cho phép nối tiếp
tín hiệu diễn ra trong 50. Mục đích của 802.11r là giảm tới mức tối thiểu thời gian mà
client mất kết nối tới hệ thống phân tán DS.
1.4.4. Giải pháp roaming của Cisco và Aruba
1.4.4.1. Cisco
Thuật toán quét kênh của Cisco bao gồm:
 Sử dụng thông tin từ client kết nối, một AP xây dựng một danh sách các AP
liền kề và các kênh mà các AP đó đang sử dụng.
 AP lưu trữ được tối đa 30 AP liền kề.
 Khi một client kết nối tới một AP, AP được kết nối sẽ gửi danh sách AP
liền kề tới client với một gói tin unicast.
Trong Fast Roaming, client gửi hoặc nhận một gói tin unicast trong khoảng thời
gian 500ms: Client quét các kênh mà nó biết ở đó là một AP liền kề. Nếu không có
AP nào được tìm thấy sau khi quét danh sách AP liền kề, client sẽ quay lại quét tất cả
các kênh.
1.4.4.2. Aruba
Aruba đưa ra giải pháp tối ưu như sau:
 Vùng phủ sóng Wi-Fi:
Khoảng cách giữa các AP nằm trong khoảng 20-25m cho mạng chỉ truyền dữ
liệu và 15-20m cho truyền dữ liệu “voice”.
 Kết hợp VLAN:
Số lượng VLAN trong một nhóm không quá 10 VLAN để việc truyền tải

broadcast và multicast không mất quá nhiều thời gian.
 Công nghệ chuyển vùng nhanh (802.11r và OKC)
Có 2 công nghệ mới đáp ứng yêu cầu:
o Sử dụng WPA2 với 802.1X và OKC trong bộ điều khiển trung tâm WLAN
của Aruba.
o 802.11r là một chuẩn mới, nhằm cải thiện hiệu suất chuyển giao. Trong
kiến trúc WLAN được cung cấp bởi Aruba, nó chỉ cung cấp các cải tiến hạn
chế, đặc biệt nếu OKC được sử dụng.
Chương 2 - GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU TRÊN MẠNG MÁY TÍNH
KHÔNG DÂY MẮT LƯỚI (802.11s)
2.1. Giới thiệu Wireless Mesh Network
Kỹ thuật mạng hình lưới là cách thức truyền tải dữ liệu, âm thanh và câu lệnh
giữa các nút xử lý, cho phép truyền thông liên tục và tự xác định lại cấu hình xung
quanh đường đi bị che chắn bằng cách “nhảy” từ nút này sang nút khác cho đến khi
thiết lập được kết nối. Mạng lưới có khả năng tự hàn gắn và tạo ra mạng có độ tin cậy
cao, có thể hoạt động khi có một nút bị lỗi hoặc chất lượng kết nối mạng kém.
2.2. Kiến trúc mạng 802.11s

Hình 2.1: Kiến trúc mạng 802.11s
Trong kiến trúc mạng 802.11s bao gồm các nút:
 Mesh Point (MP): là điểm hình lưới, có chức năng quản lý, điều khiển các
dịch vụ và điều hành mạng hình lưới. MP thiết lập ngang hàng với MP lân
cận.
 Mesh Access Point (MAP): là một Mesh Point nhưng có thêm chức năng
truy nhập tới STA.
 Mesh Point Portal (MPP): là một MP nhưng có thêm chức năng kết nối
internet và hoạt động như một Gateway.
2.3. Thiết lập và phát hiện WMN
Khi một nút mới được bật lên, nó có thể sử dụng quét chủ động hoặc bị động để
tìm một mạng mesh. Trong 802.11s, một ID mới, được gọi là MeshID, được sử dụng

để định nghĩa một mạng Mesh. MeshID được gắn trong beacon và khung tin response
như là một thành phần thông tin mới cho quét chủ động và bị động. Trong 802.11s,
mỗi thiết bị mesh phải hỗ trợ ít nhất một mesh profile bao gồm một MeshID, định
danh giao thức lựa chọn đường đi. Nếu thông tin trong nút lưới tương thích với mạng
mesh thì nó sẽ bắt đầu kết nối. Nếu một nút lưới mới không thể tìm thấy một mạng
mesh đã được thiết lập, nó cần tạo một mạng mesh mới.
2.4. Cơ chế liên kết mạng
Cơ chế liên kết mạng quy định cụ thể các cơ chế liên kết mạng mesh với mạng
có dây hoặc không dây. Khi một MP muốn gửi gói tin, trước tiên nó thực hiện đẩy dữ
liệu đi theo thủ tục đã được định nghĩa trong giao thức định tuyến. Nếu không tìm
thấy đường đi tới địa chỉ đích, MP sẽ chuyển tất cả gói tin tới các MPPs đã được kích
hoạt trong mạng lưới. Tại một MPP, cả thông điệp vào và thông điệp ra cần được xử
lý. Thông điệp đi ra được tạo ra bởi một MP bên trong mạng lưới. Nếu MPP biết nút
đích bên trong mạng mesh, nó sẽ chuyển thông điệp tới nút đích. Nếu nút đích bên
ngoài mạng mesh, nó sẽ đẩy thông điệp tới mạng bên ngoài. Tuy nhiên, nếu nút đích
không biết tới MPP nào, MPP sẽ chuyển thông điệp tới cả mạng lưới bên trong và bên
ngoài.
2.5. Định tuyến trong mạng hình lưới 802.11s
2.5.1. Các thuật toán định tuyến
2.5.1.1. Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV)
AODV có 4 kiểu thông điệp để giao tiếp giữa các nút với nhau:
o Yêu cầu tuyến (RREQ – Route Request)
o Hồi âm tuyến (RREP – Route Reply)
o Lỗi tuyến (RERR – Route Error)
o Thông điệp HELLO
Thông điệp RREQ và RREP được sử dụng cho tìm đường. Thông điệp RERR
và HELLO được sử dụng cho sự duy trì đường đi.
 Ưu/nhược điểm:
o Lượng thông tin tiêu đề định tuyến: AODV có lượng tiêu đề thông tin định
tuyến nhỏ hơn và đem lại khả năng mở rộng tốt hơn khi kích thước các bản ghi tuyến

bị giới hạn.
o Cập nhật thông tin lỗi đường dẫn: AODV sử dụng phương pháp tràn lụt để
thông tin tới tất cả các nút khác về lỗi liên kết.
o AODV đơn giản và có hiệu quả hơn các giao thức khác khi tốc độ truyền
tải thông tin đủ chậm để tìm đường một cách rõ ràng.
o Sự khác biệt chính giữa AODV và các giao thức định tuyến theo yêu cầu
khác là nó sử dụng một số tuần tự đích. Ứng dụng của thuật toán trên một số sản
phẩm thương mại như NOKIA N810.
2.5.1.2. Dynamic Source Routing (DSR)
Giao thức DSR là một giao thức định tuyến theo yêu cầu từ nút nguồn. Trong
đó, các nút di động cần duy trì bộ nhớ đệm về tuyến chứa các tuyến nguồn mà nút di
động nhận biết được. Các thực thể trong bộ nhớ đệm tuyến được cập nhật liên tục.
Khi một nút di động gửi một gói đến một nút đích nào đó, trước hết nó phải
tham vấn bộ nhớ đệm tuyến để xác định là nó đã có một tuyến để đến đích chưa. Nếu
có đường đi tới đích, nó sẽ sử dụng tuyến này để gửi gói đi. Trái lại, nếu không có
một tuyến như thế, nó phải khởi đầu một quá trình khám phá tuyến bằng cách phát
quảng bá một gói yêu cầu tuyến.
Việc duy trì tuyến được hoàn thành thông qua sử dụng các gói lỗi tuyến và các
bản tin xác nhận. Các gói lỗi tuyến được tạo ra ở một nút khi lớp liên kết dữ liệu gặp
sự cố đường truyền.
 Ưu/nhược điểm:
o Một ưu điểm của DSR là không có gói tìm đường nào được phát đi định kỳ.
o Vì DSR tìm đường theo yêu cầu nên không thích hợp cho mạng dung lượng
lớn và có tính di động cao.
2.5.1.3. Optimized Link State Routing (OLSR)
OLSR kế thừa tính ổn định của thuật toán trạng thái liên kết. Với mục đích
giảm thiểu chi phí cho việc tràn lụt lưu lượng điều khiển, OLSR chỉ sử dụng các nút
MPR được chọn để truyền dẫn tin này.
Việc sử dụng chuyển tiếp đa điểm sẽ làm giảm sự truyền lại không cần thiết
trong cùng miền. Mỗi nút trong mạng sẽ lựa chọn ra một tập các nút hàng xóm của nó

vào bộ MPR của nút đó, các nút thuộc bộ MPR này sẽ chuyển tiếp các gói tin điều
khiển được gửi từ nút đó.
2.5.1.4. So sánh các giao thức định tuyến
a. So sánh các giao thức định tuyến theo yêu cầu
Lượng thông tin tiêu đề định tuyến: AODV có lượng tiêu đề thông tin định
tuyến nhỏ hơn DSR và đem lại khả năng mở rộng tốt hơn khi kích thước các bản ghi
tuyến bị giới hạn.
Cập nhật thông tin lỗi đường dẫn: cả AODV và DSR đều sử dụng phương
pháp tràn lụt để thông tin tới tất cả các nút khác về lỗi liên kết.
Kỹ thuật chống lặp vòng: Giao thức định tuyến AODV sử dụng các số thứ tự
để tránh lặp vòng, DSR sử dụng địa chỉ trong trường ghi tuyến của các gói tin dữ liệu.
Hiệu năng giao thức: Đối với mô hình có số lượng nút nhỏ, tải và tốc độ di
chuyển thấp, DSR cũng có được hiệu năng tốt hơn AODV. Nhưng khi lượng tải tăng
lên, hiệu năng DSR suy giảm rõ rệt và thấp hơn so với giao thức AODV.
b. So sánh các giao thức định tuyến khác kiểu
Khả năng mở rộng: Với mô hình lưu lượng tải cao, giao thức AODV có hiệu
năng tốt hơn OLSR. Ngoài ra, khi số lượng nút tăng và mức độ nghẽn mạng lớn thì tỷ
lệ chuyển phát thành công các gói tin của AODV tốt hơn.
Hiệu năng mạng: Qua mô phỏng cho thấy hiệu năng DSR tăng lên đối với tỷ số
chuyển phát gói tin, hiệu năng của OLSR giảm xuống khi tải cao và tính động của các
nút tăng. Giao thức AODV cung cấp giá trị hiệu năng trung bình tốt nhất trong các
giao thức trên.
Hiện nay, 802.11s tập trung vào 2 giao thức AODV và OLSR nhằm biến đổi
chúng để thấy được lợi ích của cả hai trong môi trường mạng lưới.
2.5.2. Giao thức định tuyến không dây lai HWMP
HWMP tổ hợp hai giao thức định tuyến theo bảng và theo yêu cầu tương ứng
với giao thức định tuyến dựa trên hình cây TBR (Tree Based Routing) và giao thức
định tuyến Radio Metric-AODV. Giao thức RM-AODV hoạt động trên lớp 2 theo các
địa chỉ MAC và sử dụng thông số đo lượng liên quan trực tiếp tới đặc tính liên kết vô
tuyến.

 Định tuyến theo yêu cầu: trong IEEE 802.11s sử dụng hai cơ chế yêu cầu
tuyến RREQ (Route Request) và đáp ứng tuyến RREP (Route Reply) để thu thập các
thông tin định tuyến.
 Định tuyến theo bảng: phương pháp định tuyến theo bảng được đề xuất
trong IEEE 802.11s là giao thức định tuyến hình cây TBR. TBR coi WMN như một
cây phân cấp có cấu trúc với một nút gốc là MPP và các nút lá là các MP hoặc MAP.
Giao thức TBR sử dụng MPP để tìm và duy trì các tuyến.
2.6. Một số sản phẩm thương mại sử dụng giải pháp mesh
2.6.1. HotPort 7000 - nút lưới không dây của Firetide
Các nút lưới HotPort tự động kết nối với nhau để tạo ra mạng lưới không dây
HotPort hiệu suất cao. Giao thức định tuyến AutoMesh của Firetide cung cấp khả
năng tự tạo hình lưới, tự phục hồi để triển khai nhanh, thao tác tin cậy cho cả hạ tầng
lưới di động và cố định. Một nút lưới HotPort liên kết hoặc kết nối lại với mạng
không dây mắt lưới ngay lập tức trong khi nó di chuyển bên trong phạm vi của các nút
lưới di động hoặc cố định khác.
2.6.2. Sản phẩm của Motorola
Giải pháp không dây mắt lưới HotZone Duo của Motorola đã được thiết kế để
cung cấp chất lượng dữ liệu cao, các ứng dụng video và âm thanh. Với việc hỗ trợ bảo
mật và chuẩn QoS, kết hợp với công nghệ định tuyến MeshConnex đã được kiểm
chứng, hệ thống HotZone Duo cung cấp tính mềm dẻo và khả năng mở rộng mạng khi
cần thiết. Kỹ thuật định tuyến lớp 2 tự động giải quyết các vấn đề xung đột bằng việc
tìm và thiết lập kết nối tối ưu.
Chương 3 - ĐÁNH GIÁ VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MẠNG MÁY TÍNH
KHÔNG DÂY MẮT LƯỚI
3.1. Mô hình điện toán đám mây iDragon và dịch vụ Camera giám sát
3.1.1. Mô hình điện toán đám mây iDragon
Điện toán đám mây (Cloud computing) là mô hình sử dụng các công nghệ tiên
tiến nhất về phần mềm, phần cứng máy tính, được phát triển trên hạ tầng mạng máy
tính và Internet, để tạo ra một “đám mây” cung cấp từ cơ sở hạ tầng, nơi lưu trữ dữ
liệu cho đến các dịch vụ. Xuất phát từ mô hình cung cấp dịch vụ điện thoại di động:

điện thoại di động + các trạm BTS, hệ thống quản lý thuê bao, cung cấp dịch vụ, tính
cước, chuyển vùng,…


Hình 3.1: Mô hình dịch vụ điện toán đám mây iDragon Cloud
Các thành phần trong mô hình dịch vụ đám mây iDragon Cloud bao gồm:
 Máy tính đám mây Cloud PC
Cloud PC có các chức năng tự động cấu hình và truy cập dịch vụ đám mây
tương tự điện thoại di động.
 Thiết bị kết nối mạng Cloud Box
Cloud Box kết nối các Cloud PC có tính năng tương tự các trạm BTS kết nối
các điện thoại di động. Nó là thiết bị mạng dùng để máy tính Cloud PC truy cập dịch
vụ cung cấp theo công nghệ điện toán đám mây.
Mô hình điện toán đám mây iDragon ứng dụng WMN như hình sau:

Hình 3.4: Mô hình điện toán đám mây iDragon ứng dụng WMN
Trong đó một số Cloud Box sẽ đóng vai trò là MP (Mesh Point) để điều khiển
truyền dữ liệu, một số Cloud Box sẽ đóng vai trò là MAP (Mesh Access Point) kết nối
với Cloud PC để thực hiện truyền dữ liệu tới đích. Trong mô hình trên các Cloud Box
được kết nối không dây với nhau, tạo ra mô hình lưới đảm bảo quá trình truyền dữ
liệu được thông suốt. Khi một Cloud Box bị lỗi, dữ liệu của Cloud PC sẽ được truyền
tới đích theo con đường khác. Cơ chế quản lý và điều hành mạng trong mô hình
iDragon ứng dụng giải pháp mesh vẫn quản lý các thiết bị dựa trên ID như mô hình
iDragon khi chưa ứng dụng giải pháp mesh.
3.1.2. Dịch vụ Camera giám sát môi trường và cảnh báo sớm thiên tai
Sau khi khảo sát, tìm hiểu nhu cầu ứng dụng CNTT để giám sát môi trường và
cảnh báo sớm về thiên tai tại nhiều địa điểm thuộc các TP Đà Nẵng, Cần Thơ và tỉnh
Thanh Hoá, Viện Công nghiệp phần mềm và nội dung số Việt Nam cùng với
Panasonic Nhật Bản đã nghiên cứu để xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo sớm
đảm bảo hoạt động 24/7.

Cụ thể, dự án thí điểm sẽ sử dụng giải pháp tích hợp hệ thống cảm biến (sensor
system) với hạ tầng mạng truyền dữ liệu không dây băng rộng mắt lưới (wireless
mesh network) và giải pháp quản lý truy cập dữ liệu trên nền tảng điện toán đám mây
(iDragon Cloud) phục vụ giám sát môi trường và cảnh báo sớm thiên tai.
Hệ thống giám sát và cảm biến cho dòng sông ở Cần Thơ:
 Đo mực nước của dòng sông và thông tin về điện từ năng lượng mặt trời và
điện áp của pin. Sau đó các thông tin được gửi tới máy chủ.
 Camera được điều khiển bởi trình duyệt của máy tính và những hình ảnh
này không được lưu trữ chỉ để theo dõi thời gian thực.
 Nếu ngày mưa kéo dài 4 ngày, hệ thống vẫn có thể làm việc với pin.
Hệ thống giám sát hình ảnh (ở Đà Nẵng):
 Camera IP được thiết lập để thu thập hình ảnh và các hình ảnh này được lưu
trữ trong Network Disk Recorder.
 Phát hiện xâm nhập: khi có người truy cập vào vùng bị cấm, hệ thống sẽ gửi
một thông báo hoặc email.
 Camera có thể được điều khiển từ xa bởi máy tính.
Sử dụng mạng LAN không dây để truyền dữ liệu từ thiết bị cảm biến về Ủy bản
nhân dân dựa trên L2 Bridge. Khoảng cách giữa 2 điểm truy cập không dây dưới 5km.
Tốc độ liên kết giữa điểm truy cập không dây là 6Mbps hoặc nhiều hơn.
3.2. Mô phỏng quá trình truyền dữ liệu trên mạng WMN
3.2.1. Chức năng chung của phần mềm mô phỏng mạng
Phần mềm mô phỏng mạng giúp ích rất nhiều cho nhu cầu của con người. So
với chi phí và thời gian trong việc thiết lập một thử nghiệm có chứa nhiều máy tính
nối mạng, thiết bị định tuyến và liên kết dữ liệu, mô phỏng mạng tương đối nhanh và
không tốn kém. Một số phần mềm mô phỏng mạng như NS2, NS3, OPNET,…
3.2.2. Chức năng của phần mềm mô phỏng NS2
Mục đích của NS2 là tạo ra một môi trường giả lập cho việc nghiên cứu, kiểm
tra, thiết kế các giao thức, các kiến trúc mới, so sánh các giao thức và tạo ra các mô
hình mạng phức tạp.
3.2.3. Mô phỏng quá trình truyền dữ liệu sử dụng NS2

Chương trình mô phỏng quá trình truyền dữ liệu trên mạng máy tính không
dây măt lưới được xây dựng dựa trên phần mềm mô phỏng NS2.
Mô hình bao gồm 18 nút được đánh số theo thứ tự từ 1 đến 18. Trong 18 nút
tham gia mô phỏng có các loại nút sau:
o 12 nút đóng vai trò là MAP: bao gồm nút 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12, 13, 14,
15, 16.
o 4 nút đóng vai trò là MP: gồm nút 6, 7, 10, 11.
o 2 nút đóng vai trò là client: gồm nút 0 (nút nguồn) và 17 (nút đích).
Các nút được hiển thị và di chuyển trong một khu vực là 600m x 800m. Sử
dụng giao thức TCP để truyền dữ liệu từ nút 0 đến nút 17. Giao thức định tuyến được
sử dụng trong mô phỏng là AODV. Các gói tin được trao đổi giữa các nút với nhau
khi các nút này nằm trong dải lắng nghe của nút kia.
Quá trình mô phỏng diễn ra trong vòng 150s:
 Tại thời điểm 130s, nút 0 bắt đầu di chuyển tới điểm (80, 600) với tốc độ
30m/s.
 Năng lượng ban đầu thiết lập cho nút 1 là 50 và nút 2 là 10, các nút còn lại
có năng lượng là 100. Mục đích của việc thiết lập năng lượng cho các nút
khác nhau để thể hiện mô hình khi một nút không còn hoạt động thì gói
tin sẽ được truyền đi theo đường khác để tới đích.
 Màu của nút trong mô phỏng biểu hiện trạng thái năng lượng của nút như
sau:
o Nút màu xanh: cho biết nút đó vẫn còn nhiều năng lượng
o Nút màu vàng: cho biết nút đã sử dụng nhiều năng lượng nhưng năng
lượng còn lại lớn hơn 25% giá trị năng lượng khởi tạo ban đầu cho nút
đó.
o Nút màu đỏ: cho biết nút chỉ còn dưới 25% giá trị năng lượng khởi tạo
ban đầu và trong khoảng thời gian ngắn nút sẽ bị shutdown.
 Khi nút 0 di chuyển thì các gói tin cũng được truyền theo các đường khác
nhau để tới đích.
Giao diện mô phỏng quá trình truyền dữ liệu trên mạng máy tính WMN

Hình 3.16: Thiết lập đường đi mới khi nút 2 bị shutdown

Hình 3.17: Thiết lập đường đi mới khi nút 0 di chuyển tới một vị trí khác
3.3. Đánh giá các ảnh hưởng của WMN tới quá trình truyền dữ liệu multimedia
Thử nghiệm sử dụng hai công cụ để đo hiệu năng của lưu lượng multimedia
trong môi trường WMN; công cụ đo chất lượng liên kết và công cụ đồng bộ thời gian.
Đo đạc: cứ 10ms lại truyền 80 byte gói tin âm thanh sử dụng G.711 codec, tốc
độ dữ liệu 64kbps.
Thông qua thử nghiệm về hiệu suất truyền multimedia trong mạng WMN cho
thấy tốc độ truyền âm thanh đạt khoảng 100 gói/s, trong đó lưu lượng truyền video có
tốc độ trung bình khoảng 16 gói/s.
3.4. Cơ chế phối hợp giữa chuyển vùng dịch vụ truy cập Camera giám sát với
giao thức truyền dữ liệu trên WMN
Mỗi Camera sẽ được gắn một số định danh ID duy nhất. Cơ chế phối hợp giữa
chuyển vùng dịch vụ truy cập Camera giám sát với giao thức truyền dữ liệu trên
WMN hoạt động như sau: mỗi Camera sẽ được gắn một số định danh ID duy nhất. Số
định danh này là cố định cho mỗi Camera và nó được sử dụng trong các dịch vụ
roaming. Khi Camera di chuyển tới một CloudBox khác thay vì quản lý Camera bằng
IP thì dựa vào ID của Camera để truy tìm thông tin và biết được Camera đang ở đâu
trong hệ thống iDragon.
Dùng Camera để thu thập dữ liệu đầu vào, sau đó tất cả thông tin thu thập
được từ Camera sẽ được truyền qua mạng sử dụng giao thức định tuyến mạng không
dây mắt lưới để truyền về trung tâm dữ liệu để xử lý.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kỹ thuật mạng không dây mắt lưới là cách thức truyền tải dữ liệu, âm thanh và
câu lệnh giữa các nút xử lý, cho phép truyền thông liên tục và tự xác định lại cấu hình
xung quanh đường đi bị che chắn bằng cách “nhảy” từ nút này sang nút khác cho đến
khi thiết lập được kết nối.
Mạng lưới có khả năng tự hàn gắn và tạo ra mạng có độ tin cậy cao; có thể hoạt

động khi có một nút bị lỗi hoặc chất lượng kết nối mạng kém. Trong lĩnh vực mạng
không dây, mạng lưới được áp dụng để nới rộng phạm vi phủ sóng của mạng không
dây truyền thống. Các nút trong mạng truyền thông trực tiếp với các nút khác và tham
gia trong mạng lưới. Nếu một nút có thể kết nối với một nút lận cận khác thì sẽ có kết
nối với toàn mạng.
Với ưu điểm về mở rộng phạm vi phủ sóng trên nền các thiết bị có sẵn của công
nghệ mạng WLAN, kỹ thuật mạng máy tính không dây mắt lưới có thể được ứng
dụng trong các ngữ cảnh mà không thể sử dụng mạng có dây để thay thế hoặc nếu
thay thế được thì phải trả chi phí rất lớn. Một số ứng dụng tiêu biểu như giao thông
công cộng, điều khiển tự động, y tế, quan sát an ninh…
Đặc biệt trong điều kiện hiện nay, khi lũ lụt đang xảy ra ở nhiều nơi thì việc áp
dụng WMN vào xây dựng các hệ thống giám sát môi trường, cảnh báo và giảm nhẹ
thiên tai là việc làm hết sức cần thiết để giảm nhẹ hậu quả về biến đổi môi trường toàn
cầu tại Việt Nam.
Việc áp dụng hạ tầng mạng truyền dữ liệu không dây băng rộng mắt lưới
(wireless mesh network) và giải pháp quản lý truy cập dữ liệu trên nền tảng điện toán
đám mây (iDragon Cloud) phục vụ giám sát môi trường và cảnh báo sớm thiên tai là
giải pháp tốt cho vấn đề đặt ra.
Vì vậy việc triển khai đưa dự án vào thực tế cần được thực hiện sớm nhằm hỗ
trợ xây dựng các hệ thống giám sát môi trường, cảnh báo và giảm nhẹ thiên tai.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Anh
[1] Brian P.Crow and Jeong Geun Kim, IEEE 800.11 Wireless Local Area
Networks, Sakai.
[2] Rajiv Vijayakumar, Arindam Das, Sumit Roy, and Hui Ma, Wireless
Mesh Networking: Architectures, Protocols and Standards, University of Washington.
[3] Vincent Chavoutier, Daniela Maniezzo, Multimedia over Wireless Mesh
Networks: Results from a Real Testbed Evaluation, University of California.
[4] Acknowledgments: CigdemSengul, Deutsche Telekom Laboratories,
Wireless Internet Routing IEEE 802.11s.

[5] Preferred Technology Solutions, PTS Wireless MESH Network Solution,
PTS.
[6] Roberto Riggio, Daniele Miorandi, and Imrich Chlamtac, Nicola
Scalabrino and Enrico Gregori, Hardware and Software Solutions for Wireless Mesh
Network Testbeds, (CNR) – IIT.
[7] SkyPilot Networks, Broadband Wireless Mesh Network Solution,
SkyPilot Networks.
[8] Cisco Systems (CS), Cisco Wireless Mesh Networking Solution, CS.
[9] Firetide, HotPort 7000 Wireless Mesh Nodes, Firetide.
[10] Motorola, Canopy Video Surveillance Architecture White Paper,
Motorola.
[11] Cisco Systems, Cisco Fast Secure Roaming, Cisco Systems.
[12] Aruba, Optimizing Aruba WLANs for Roaming Device, Aruba.
Tiếng Việt
[13] NISCI, Mây và Rồng Việt Nam, NISCI.
[14] NISCI, Tạp chí khoa học Phần mềm và Nội dung số, NISCI
[15] NISCI, Tài liệu về dự án thí điểm xây dựng hệ thống giám sát môi trường
và giảm nhẹ thiên tai, NSICI.